Метеостанция на Raspberry Pi своими руками

Для воссоздания этой метеостанции понадобится:

• - Микрокомпьютер Raspberry Pi с операционной системой Raspbian (Raspberry Pi – что это такое?)
• - BME280 - датчик атмосферного давления, температуры и относительной влажности (BME280 – датчик атмосферного давления с гигрометром)
• - Дисплей WH1602 не обязательно (Raspberry Pi – LCD дисплей 1602)

Схема подключения датчика изображена на рисунке.

Дисплей WH1602 подключается как показано на рисунке. Наличие дисплея не обязательно:

Подробнее о дисплеи WH1602 читайте тут: Raspberry Pi – LCD дисплей 1602

Настройка I²C

Для включения I²C шины на Raspberry Pi нужно выполнить операции, описанные ниже.

Вариант #1:

Запустить настройки командой raspi-config

Зайти в меню Advanced Options->I2C

Включить I2C, позволить загрузку модуля для I2C

Вариант #2:

Редактируем файл: /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf:

nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

Закомментируйте строку blacklist i2c-bcm2708. Пример содержимого файла:

#blacklist i2c-bcm2708

Редактируем файл: /etc/modules:

sudo nano /etc/modules

Добавляем строки:

i2c-bcm2708
i2c-dev

Редактируем файл: /boot/config.txt:

sudo nano /boot/config.txt

Добавляем строку:

dtparam=i2c_arm=on

Устанавливаем i2c-tools утилиты

sudo apt-get install python-smbus i2c-tools

Перезагружаем Raspberry Pi:

reboot

После перезагрузки можем пересмотреть устройства подключенные к шине I²C:

sudo i2cdetect -y 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

В данном случае на шине 1 только одно устройство по адресу 0x76

Подробнее о I²C читайте здесь: Raspberry-Pi – I2C (TWI)

Установка программного обеспечения

apt-get install sqlite3
apt-get install apache2

Запускаем apache:

service apache2 start

Устанавливаем скрипт weather.py

Качаем скрипты (у /home/pi/ будет создана директория weather и в нее закачаны необходимые файлы):

cd /home/pi
git clone https://github.com/avislab/weather.git
cd /home/pi/weather

Создаем базу данных:

python ./install.py

Настройка скрипта

Откройте скрипт:

nano /home/pi/weather/weather.py

Проверяем параметры: home_dir - папка где  лежит скрипт. www_dir - папка www - сервера в которую будет записываться html файл с графиками.

Пример:

home_dir = "/home/pi/scripts/weather/"
www_dir = "/var/www/weather/"

Тестовый запуск:

python /home/pi/weather/weather.py

Скрипт должен отработать без ошибок и сформировать файл index.htm с графиками в директории www_dir

Зайдите браузером для просмотра:

http://IP-address/weather/

IP-address - ip-адрес вашего Raspberry Pi

Устанавливаем запуск скрипта каждые 15 минут

sudo echo "*/15   *       *       *       *       root    /home/pi/weather/weather.py" >> /etc/crontab

Как работает скрипт

сrontab запускает скрипт каждые 15 минут (смотри файл /etc/crontab). Этот параметр можно изменить по желанию.

Далее комментарии к некоторым строкам кода.

Скрипт опрашивает датчик:

#Read data from Sensor
ps = BME280()
ps_data = ps.get_data()

Выводит текущие данные в консоль и на дисплей:

print "Temperature:", convert(ps_data[`t`], units[temperature_field]), "°"+units[temperature_field], "Pressure:", convert(ps_data[`p`], units[pressure_field]), units[pressure_field], "Humidity:", ps_data[`h`], units[humidity_field]

#LCD
lcd = Adafruit_CharLCD()
lcd.clear()
lcd.home()
lcd.message(`T=%s  P=%s` % (convert(ps_data[`t`], units[temperature_field]), convert(ps_data[`p`], units[pressure_field])))
lcd.message(`H=%s%%` % (ps_data[`h`]))

Если хотите чтобы температура произносилась голосом установите програму espeak и разкоментируйте следующие строки:

#speak_str = "Тем пе ратура "
#if ps_data[`t`] < 0:
#       speak_str += "минус"
#speak_str += str(int(round(abs(ps_data[`t`]))))
#os.system(`espeak "` + speak_str + `" -vru -s50 -a100 2> /dev/null`)

Подключается к базе данных и записывает текущие данные:

#Connect to database
con = sqlite3.connect(home_dir + database_name)
cur = con.cursor()

#Insert new reccord
SQL="INSERT INTO weather VALUES({0}, `{1}`, {2}, {3})".format(time.time(), ps_data[`t`], ps_data[`p`], ps_data[`h`])
cur.execute(SQL)
con.commit()

Удаляет старые записи:

#Delete data older than 30 days
start_time =  time.time() - 86400 * delete_data_older_than_days
SQL = "DELETE FROM weather WHERE (id < {0})".format(start_time)
cur.execute(SQL)
con.commit()

Где delete_data_older_than_days - период в днях, за который данные сохраняются в базе. Все что старше удаляется.

Читает шаблон:

#Read template & make index.htm
f = open(home_dir+`templates/index.tpl`, `r`)
txt = f.read()
f.close()

Формирует HTML с графиками:

#Prepare html
date_time = datetime.datetime.fromtimestamp(time.time()).strftime(`%Y-%m-%d %H:%M`)

#Units
txt = re.sub(`{temperature_unit}`, units[temperature_field], txt)
txt = re.sub(`{pressure_unit}`, units[pressure_field], txt)
txt = re.sub(`{humidity_unit}`, units[humidity_field], txt)

#Current data
txt = re.sub(`{time}`, date_time, txt)
txt = re.sub(`{temperature}`, str(convert(ps_data[`t`], units[temperature_field])), txt)
txt = re.sub(`{pressure}`, str(convert(ps_data[`p`], units[pressure_field])), txt)
txt = re.sub(`{humidity}`, str(ps_data[`h`]), txt)

#Day ago
txt = re.sub(`{temperature24h}`, get_chart_data(temperature_field, 1), txt)
txt = re.sub(`{pressure24h}`, get_chart_data(pressure_field, 1), txt)
txt = re.sub(`{humidity24h}`, get_chart_data(humidity_field, 1), txt)

#Last week
txt = re.sub(`{temperature7d}`, get_chart_data(temperature_field, 7), txt)
txt = re.sub(`{pressure7d}`, get_chart_data(pressure_field, 7), txt)
txt = re.sub(`{humidity7d}`, get_chart_data(humidity_field, 7), txt)

Записывает HTML файл:

#Writing file index.htm
f = open(www_dir+`index.htm`,`w`)
f.write(txt)
f.close()

Закрывает базу данных:

#Database connection close
con.close()

Отправляет данные на сайт:

#Send data to my site
s="{0}:{1}:0:{2}:".format(int(ps_data[`p`]), int(ps_data[`t`]), int(ps_data[`h`]))
response = urllib2.urlopen("http://mysite.com.ua/getdata.php?data="+s)

Пример скрипта на PHP для приема данных и записи в файл:

<?php
  // IP access
  if ($_SERVER[`REMOTE_ADDR`] != "8.8.8.8") {
    die(`Access deny.`);
  }

  $fp = fopen ("getdata.txt", "a+");
  fwrite ($fp, date("d.m.Y H:i:s "));
  fwrite ($fp, implode($_GET));
  fwrite ($fp, date(""));
  fclose ($fp);
?>

SimpleHTTP.py

Если Вы по каким-то причинам не хотите использовать Apache в качестве web-сервера, достаточно запустить скрипт SimpleHTTP.py:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import SimpleHTTPServer
import SocketServer
import os

PORT = 80
DocumentRoot = "/home/pi/weather/http"

os.chdir(DocumentRoot)
Handler = SimpleHTTPServer.SimpleHTTPRequestHandler
httpd = SocketServer.TCPServer(("", PORT), Handler)
print "serving at port", PORT
httpd.serve_forever()

Перед запуском следует проверить указанную директорий DocumentRoot. Она должна существовать и совпадать с www_dir указанной в скрипте weather.py

Успехов.

Смотри также:

• Raspberry Pi — Что это такое?
• Raspberry Pi — GPIO
• Raspberry Pi — UART
• Raspberry Pi — FT232
• Raspberry Pi — ШИМ и Сервопривод
• Raspberry Pi — DHT11
• Raspberry Pi - FM Transmitter
• Прошивка AVR микроконтроллеров с помощью Raspberry Pi
• Raspberry Pi — LCD дисплей 1602
• Raspberry Pi — Wi-Fi
• Raspberry-Pi — I2C (TWI)
• Raspberry Pi - DS18B20
• Raspberry Pi Camera
• nRF24L01+ ATMEGA + Raspberry Pi
• BMP180 + Raspberry Pi + WH1602
• Wi-Fi Метео станция
• Raspbian. Apache + PHP + Python + MySQL
• Устанавливаем Raspbian на Raspberry Pi без клавиатуры и монитора
• ИК-дистанционное управление. Использование LIRC в Python
• Raspberry Pi. Raspbian. Отправка почты через аккаунт Gmail
• Neoway M590 – GSM/GPRS modem
• MPU-6050 – гироскоп – акселерометр
• HMC5883L Магнитометер
• PWM контролер на базе микросхемы PCA9685
• Метеостанция на Raspberry Pi своими руками
• Raspberry Pi. Live-stream video